高光谱遥感应用于植被研究

高光谱遥感与一般遥感主要区别在于：高光谱遥感的波段多，且波段很窄，仅小于10nm,能获取观测地物完整的连续光谱曲线，其光谱分辨率高，空间分辨率较高，光谱可覆盖从可见光到热红外的的全部电磁辐射覆盖范围。

植被具有独特的光谱特征。健康的绿色植物光谱曲线由于叶绿素的吸收作用，在0.45μm（蓝）和0.67μm（红）波段为低谷；由于叶子内部的液态水分的强烈的吸收作用，在1.4μm，1.9μm和2.7μm处有三个明显的低谷，在近红外区（0.7μm～1.3μm）有很宽的高反射率区，此外在1.6μm和2.2μm处也有两个反射峰，但是，由于植物品种，叶子生长部位，生长季节等区别，植被光谱曲线的峰和谷的形态，位置都会产生很大的差异^[1]。高光谱成像光谱仪对波段的精细划分，能够记录这些光谱特征的差异，而一般的遥感波段数据是不可能做到的。

高光谱遥感的波段多，且波段很窄，能获取观测地物完整的连续光谱曲线，能分辨不同物体光谱特征的微小差异。成像光谱仪在可见光至红外波段范围内，被分割成几百个窄波段，具有很高的光谱分辨率，有利于识别更多的目标。

高光谱遥感在传统遥感的时间和空间分辨率上增加了光谱分辨率,可以准确探测并获取植物的精细光谱信息(特别是植被各种生化组分的光谱信息)来反演氮素营养和其他生化组分含量,进一步发展和完善植被遥感监测技术,大大提高了监测精度^[6]。

经济型植被的培育需要判断植被氮营养状况，高光谱遥感在提高对植被精确实时施肥方面具有重要意义。目前，对氮素进行田间直接无损测试结合精确定量的智能化模式有慢慢取代传统的实验室定性或半定性的手工测试的趋势。高分辨率多光谱近地测量技术是基于当植被作物氮素发生变化时,其光谱反射特性发生改变的基础上,获取子像元(最终光谱单元信息),在光谱维上进行空间信息展开,定量分析地球表层生物物理化学过程和参数^[7-8]。通过高光谱遥感植被指数技术可以提取植被冠层结构定量信息^[9]。蒲瑞良等用小型机载成像光谱仪(CASI)测得的航空高光谱分辨率数据(光谱范围约417～800 nm)估计森林族叶化学成分浓度,最后用导数光谱的多项式逐步回归方程进行分析^[10]。寻找氮素的敏感波段及其反射率在不同氮素水平下的表现一直是科学家的研究对象，研究发现许多植物在缺氮时无论是叶片还是植物冠层水平的可见光波段反射率都有增加,对氮含量变化最敏感的波段在530～560 nm区域,因此可根据这一结论^[9]，绘制波谱曲线，及时发现氮素含量是否异常。

高光谱遥感在植被研究中的意义还体现在，它的应用使得植被遥感的范围被扩大到生态意义上^[11]。高光谱植被遥感主要用于植被的识别、分类，如Treitz 等利用高空间分辨率遥感数据在大比例尺度内进行森林生态系统分类,通过植被物理、化学参数实现对植物生化成分(如N、P、K、淀粉、水分、纤维素、木质素等含量) 及其物理特征物理量的估测等^[12]。植物的“红边”效应是其应用的一个重要方面。如：位置在0.68～0.75μm之间的光谱曲线，找到其一阶微分的最大值，该值对应的波长称为“红边”。当植物叶绿素含量高，生长活力旺盛时，“红边”向长波方向移动；当植物被病虫害感染或受到污染时，“红边”将向短波方向移动。当植物覆盖度增大时“红边”的斜率会变陡。广西善图科技有限公司